入侵种喜旱莲子草——主要天敌昆虫

喜旱莲子草是一种水陆两栖的重要入侵杂草,中国首批16种重要入侵物种之一.本文介绍了生物防治喜旱莲子草的天敌昆虫莲草直胸跳甲Agasicles hygophila、Vogtia malli、Amynothrips andersoni、阿根廷跳甲Disonycha argentinensis、Systena nitentula和虾钳菜披龟甲Cassida piperata等天敌的分类地位、形态特征、生物学、生态学特性以及国内外寄主专一性研究、释放效果与评价.     

入侵种喜旱莲子草和莲子草的营养生长和光合作用对温度的响应

比较温度对入侵种喜旱莲子草(Alternantheraphiloxeroides(Mart.)Griseb.)和其本土近缘种莲子草(A.sessilis(L.)DC.)的营养生长、叶片光合作用及叶绿素荧光的影响。实验将生长均衡的这两种植物放在不同温度(10℃、15℃、20℃、25℃、30℃)的光照培养箱中处理28d。结果表明,喜旱莲子草营养生长的速率和对温度的响应明显不同于莲子草:前者主茎生长的有效积温明显低于后者,分别是11.6d℃和27.0d℃;而新叶萌发的有效积温高于后者,分别是12.1d℃和6.7d℃。入侵种主茎和叶的发育起点温度都比本土种低,分别是10.4℃、11.0℃和12.8℃、14.9℃,表明喜旱莲子草的发育对低温反应不及莲子草敏感。对两种植物叶片的光合作用和叶绿素荧光的测定结果还表明:入侵种比本土种有较高的最大净光合速率和光饱和点,尤其在25℃时;10-30℃的温度范围内喜旱莲子草的最大光化学效率Fv/Fm没有显著变化,而莲子草在10℃低温条件下Fv/Fm值显著降低。较快的主茎生长速率、较宽的温度适应范围以及较高的光合能力可能使喜旱莲子草比本地种具有更强的竞争力,从而在其入侵过程中起了重要作用。     

喜旱莲子草入侵群落土壤对植物生长的影响

分别以受喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)入侵和未受喜旱莲子草入侵的当地植物群落土壤为生长基质,比较不同基质上入侵植物喜旱莲子草和同属的土著植物莲子草(A.sessilis)的生长指标,探讨喜旱莲子草入侵群落土壤对喜旱莲子草及莲子草生长的影响机制。结果表明,喜旱莲子草入侵群落土壤抑制了莲子草的生长,显著降低了根生物量、茎生物量和总生物;改变了形态特征,显著降低了分枝数量、茎长度、根长、根体积;减少了对根的生物量分配,显著抑制了根质量比与根冠比。喜旱莲子草入侵群落土壤对入侵植物喜旱莲子草的生物量、分枝数量、茎长度、根长、根体积没有显著的抑制作用,而显著增加了其叶片数量和叶质量比。这种效应将有利于喜旱莲子草在入侵地形成单优群落,表明土壤在喜旱莲子草成功入侵中起了重要作用。     

入侵种喜旱莲子草对光照强度的表型可塑性反应

对外来人侵种喜旱莲子草[Alternanthera philoxeroides（Mart．）Griseb．]在不同强度光照处理中的表型可塑性反应进行了研究。结果表明：在高光照（100％）、中等光照（60．4％）、低光照（35．4％）和弱光照（16．5％）条件下,随光照强度的降低,分枝强度、基株株长、茎节长度随之下降,总生物量及根、茎、叶生物量显著减少;中等光强度处理喜旱莲子草根冠比显著低于其他处理;弱光条件下喜旱莲子草生长迟缓,呈直立状。研究结果表明,光照强度是影响喜旱莲子草种群生存与维持、生长和成功入侵、扩散的重要因子,同时也说明光照强度较低的生态系统喜旱莲子草入侵成功的机会很小。     

喜旱莲子草提取物的杀虫活性

【背景】喜旱莲子草是全球性恶性入侵杂草,近年来在我国已呈蔓延之势,对经济及生态环境造成严重破坏。目前已开展了其入侵机制和生物防治等方面的研究,然而,针对其资源化利用的研究较少。【方法】分别研究了喜旱莲子草的石油醚、氯仿、乙酸乙酯和正丁醇等溶剂提取物对小菜蛾、斜纹夜蛾的选择忌避、触杀和胃毒作用。【结果】喜旱莲子草各有机相提取物对小菜蛾和斜纹夜蛾均具有一定的选择忌避作用。随着处理时间的延长,不同溶剂提取物对小菜蛾和斜纹夜蛾的触杀和胃毒作用效果逐渐增强,且校正死亡率与提取物浓度呈正相关关系;经喜旱莲子草石油醚提取物、乙酸乙酯提取物和正丁醇提取物4000 g·L-1处理后,小菜蛾的触杀校正死亡率均达到70%,经石油醚提取物、乙酸乙酯提取物、正丁醇提取物和水提取物4000 g·L-1及正丁醇层和水层500 g·L-1处理后,斜纹夜蛾的触杀和胃毒校正死亡率均达到80%。【结论与意义】该研究结果对喜旱莲子草的进一步研究开发具有参考价值。     

喜旱莲子草MSAP分析技术反应体系的建立

目的：建立一个适于研究喜旱莲子草DNA甲基化的MSAP分析体系。方法：以喜旱莲子草为材料,采用改良CTAB法提取基因组DNA,并对影响MSAP分析的关键步骤包括基因组DNA酶切反应时间、模板DNA连接产物稀释倍数、预扩增产物稀释倍数等进行了优化。结果：改良CTAB方法提取的DNA质量较好,酶切反应时间5h,酶切连接产物稀释10倍进行预扩增,预扩产物稀释10倍进行选择性扩增,所得PCR产物经6%聚丙烯酰胺电泳,条带清晰可辨,并能有效检测喜旱莲子草基因组DNA甲基化的程度和状态。结论：为研究喜旱莲子草表观遗传适应机制奠定了基础。     

喜旱莲子草和接骨草竞争对模拟增温的响应

研究外来入侵植物与本地植物种竞争对气候变暖的响应, 对于预测未来气候变化背景下入侵植物的入侵趋势、理解其入侵机制以及筛选生态替代种具有重要的意义。以入侵我国的外来植物喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)和本地植物种接骨草(Sambucus chinensis)为材料, 通过两种植物单栽、纯栽和混栽, 采用红外辐射加热器模拟增温, 研究了两种植物竞争对模拟增温的响应。结果表明: (1)在模拟增温期间(2013年5-12月), 增温组空气平均温度比不增温组提高了0.47 ℃, 相对湿度降低了1.87%; (2)混栽的喜旱莲子草除根冠比与单栽无显著差异外, 其余各生物量和根系形态指标均显著低于单栽喜旱莲子草; 无竞争、种间竞争和种内竞争三种竞争间, 接骨草除根冠比、细根与总根生物量比、比根长和比根表面积无显著差异外, 其余指标均呈现无竞争>种间竞争>种内竞争的趋势; (3)无竞争、种间竞争和种内竞争三种条件下, 喜旱莲子草各指标在增温和不增温处理间差异均不显著, 而接骨草总生物量和根生物量在无竞争和种间竞争条件下增温处理均显著低于不增温处理, 在种内竞争条件下则相反; (4)增温使接骨草的相对拥挤系数降低, 接骨草对温度升高反应敏感, 而喜旱莲子草则表现出一定的适应性。由此推测, 在中度遮阴陆生生境中, 接骨草有望成为喜旱莲子草生物替代控制的材料。     

光照和氮素对喜旱莲子草形态特征和生物量分配的影响

研究了两个光照梯度和3个土壤氮素水平交互作用对喜旱莲子草(Alternan thera philoxeroides(Mart.)Griseb.)形态特征和生物量分配的影响。结果表明,全光照促进喜旱莲子草总生物量的积累,但在遮荫条件下,喜旱莲子草可以通过增加株高、光合叶面积和改变生物量分配来适应弱光生境。土壤中氮素含量对喜旱莲子草生长有明显影响,总生物量、株高、叶面积、茎生物量比和叶生物量比等随土壤氮素水平增加而增加。光照和氮素的交互作用对总生物量、根生物量比、茎生物量比和叶生物量比也有显著影响。随着氮素水平的增高,遮荫和高光照处理下喜旱莲子草的叶面积、总生物量和叶生物量比之间的差异减小,而株高和根生物量比之间的差异增大。此外,光照强度对茎生物量比的影响具有明显的氮素浓度依赖性,低氮条件下,茎生物量比在高光照处理下显著高于遮荫处理,而在中氮条件下,遮荫处理却显著高于高光照处理,且在高氮处理下其差异进一步加大。这些结果表明喜旱莲子草在高氮素环境下能够通过形态可塑性和生物量分配模式的改变来适应弱光环境所带来的不利影响。研究结果不但可为研究喜旱莲子草对异质生境的入侵机制提供资料,也可为进一步研究喜旱莲子草的入侵和扩散与农业等生态系统中土壤氮素残留的关系提供参考。       

南方菟丝子寄生对喜旱莲子草生长及群落多样性的影响

菟丝子属植物是一种有潜力的入侵植物的生物防治剂。以南方菟丝子(Cuscuta australis)天然寄生的喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)群落为研究对象,对比分析了南方菟丝子寄生对入侵植物喜旱莲子草生长的影响,同时采用群落调查的方法分析南方菟丝子寄生对入侵群落多样性的影响,以判断南方菟丝子是否具有防治喜旱莲子草的能力。结果表明南方菟丝子寄生可以降低喜旱莲子草的根生物量、茎生物量、叶生物量和总生物量,但与对照之间均不存在显著性差异;南方菟丝子寄生可以显著降低茎生物量比,显著增加根生物量比和根冠比。在无南方菟丝子寄生的喜旱莲子草群落中,除南方菟丝子和喜旱莲子草外,共有10科14属14种植物;而在南方菟丝子寄生的喜旱莲子草群落中,除南方菟丝子和喜旱莲子草外,共有16科27属28种植物,南方菟丝子能以产生吸器而寄生生长的植物共有19种,占样地植物种数的67.86%。南方菟丝子寄生可使群落物种丰富度显著性增加,也可使群落Simpson指数、Shannon-Wiener指数、McIntosh指数和均匀度指数增加,但是与对照之间不存在显著性差异。南方菟丝子寄生使喜旱莲子草的多度显著性下降,使喜旱莲子草的盖度和高度下降,但与未寄生的喜旱莲子草群落相比不存在显著性差异。但是南方菟丝子寄生可使喜旱莲子草在群落上的相对盖度、相对高度和相对多度均显著性下降,从而导致群落中喜旱莲子草的重要值显著性下降。南方菟丝子寄生可以在一定程度上抑制入侵植物喜旱莲子草的生长,促使群落多样性增加,促进本地群落的恢复。     

喜旱莲子草和接骨草竞争对模拟增温的响应北大核心CSCD

研究外来入侵植物与本地植物种竞争对气候变暖的响应,对于预测未来气候变化背景下入侵植物的入侵趋势、理解其入侵机制以及筛选生态替代种具有重要的意义。以入侵我国的外来植物喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)和本地植物种接骨草(Sambucus chinensis)为材料,通过两种植物单栽、纯栽和混栽,采用红外辐射加热器模拟增温,研究了两种植物竞争对模拟增温的响应。结果表明:(1)在模拟增温期间(2013年5–12月),增温组空气平均温度比不增温组提高了0.47℃,相对湿度降低了1.87%;(2)混栽的喜旱莲子草除根冠比与单栽无显著差异外,其余各生物量和根系形态指标均显著低于单栽喜旱莲子草;无竞争、种间竞争和种内竞争三种竞争间,接骨草除根冠比、细根与总根生物量比、比根长和比根表面积无显著差异外,其余指标均呈现无竞争>种间竞争>种内竞争的趋势;(3)无竞争、种间竞争和种内竞争三种条件下,喜旱莲子草各指标在增温和不增温处理间差异均不显著,而接骨草总生物量和根生物量在无竞争和种间竞争条件下增温处理均显著低于不增温处理,在种内竞争条件下则相反;(4)增温使接骨草的相对拥挤系数降低,接骨草对温度升高反应敏感,而喜旱莲子草则表现出一定的适应性。由此推测,在中度遮阴陆生生境中,接骨草有望成为喜旱莲子草生物替代控制的材料。     

喜旱莲子草沿河岸带不同生境的盖度变化及形态可塑性

喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)原产南美洲,是中国国家环保总局公布的9种危害最大的外来入侵植物之一。该文比较了分布于河岸带4种小生境中,喜旱莲子草和它的同属土著植物莲子草(Alternanthera sessilis)的盖度和生长特征变化,以了解影响喜旱莲子草入侵的生境和生长特征。按照距水体的距离远近,这些小生境依次为:废弃农田、沼泽、河边沙石滩及河间卵石滩。 结果表明,这4种生境在基质性质、土壤养分和生产力方面存在显著的差异。在生产力较高的生境中(如废弃地和沼泽),喜旱莲子草是优势种,但在生产力较低的生境中(即河边砾石滩及河间卵石滩)土著种莲子草的相对盖度大于喜旱莲子草。随着生境土壤养分的增加,喜旱莲子草表现出明显的形态可塑性。喜旱莲子草与觅光相关的几个形态指标,如茎的长度、节间长度和节的数目以及单叶面积都显著增加;同时,那些着生叶片的分枝也从匍匐状转变成直立生长。在生产力较高的生境中,喜旱莲子草的植冠高度和茎干密度成正相关,表明喜旱莲子草对极度密集的种群环境有很强的适应能力。这些结果说明,较高的形态可塑性和优先占据具有较高土壤养分的小生境是喜旱莲子草沿河岸带入侵的基本特征,可能也是促成其入侵的重要的内部(植物自身)和外部(生境)条件。     

不同生境下喜旱莲子草营养器官中抗氧化物质含量的比较

以水陆两种生境下生长的喜旱莲子草为实验材料 ,分别测定并比较了根、茎、叶可溶性蛋白及SOD、POD、Vc、GSH及绿原酸和类黄酮等抗氧化物质活性和含量 ,结果表明可溶性蛋白在叶中含量最高 ,并且水生环境中叶的含量高于陆生环境。除Vc外生态环境对各抗氧化物质含量影响具有一致性。水生环境下喜旱莲子草营养器官的抗氧化物质含量高于陆生环境下喜旱莲子草相应营养器官的含量。这是植物体内一种生理生化的生态适应     

不同水陆生境下入侵种喜旱莲子草与土著种莲子草表型变异和细胞渗透势调节能力的比较研究

喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides(Mart.)Griseb.)能成功入侵不同水陆生境,而其同属近缘种莲子草(A.sessilis(Linn.)DC.)适于生长在潮湿的陆地环境中。为揭示两物种生态幅差异的机理及与其入侵潜力的关系,我们在模拟不同水陆生境的同质园环境下,比较了喜旱莲子草和莲子草的形态特征、细胞渗透势变异状况和细胞内溶质物质合成相关基因(蛋氨酸合成酶基因)的表达水平。结果表明:喜旱莲子草对环境变异更敏感,表型变异幅度更大,具有更有效的渗透势调节能力;蛋氨酸合成酶基因在喜旱莲子草进入水生环境的早期阶段表现出短暂上调的特殊表达趋势。这说明有效的细胞渗透势调节机制与喜旱莲子草对不同水陆生境的广泛适应性和较强的表型可塑性能力可能有关,从而帮助其在不同生境中成功入侵。     

影响喜旱莲子草性别可塑性表现形式的环境因子的研究

亚稳定可塑性会显著影响植物个体的适合度和个体对环境的反应模式,因此,探讨其起因和维持机制成为非常重要的科学问题.喜旱莲子草性别特征表现为亚稳定可塑性而其它表型特征为常规的可塑性.通过正交控制实验,量化喜旱莲子草的表型特征在不同环境条件下的可塑性表现.结果表明:(1)决定喜旱莲子草性别可塑性和其他大多数可塑性的环境因素相...     

外源钙离子与南方菟丝子寄生对喜旱莲子草茎形态结构的影响

外源钙离子对植物响应外界环境胁迫具有重要作用.寄生植物对入侵植物具有显著的抑制作用.以入侵植物喜旱莲子草为研究对象,采用完全随机区组的实验设计分析不同钙离子浓度与南方菟丝子寄生对喜旱莲子草茎形态结构的影响,探讨外源钙离子在寄主植物响应寄生植物胁迫中的作用.研究结果表明南方菟丝子寄生可以显著改变喜旱莲子草茎的形态结构,如显著降低喜旱莲子草茎的总长、分枝数、分节数、茎直径和髓腔直径,显著增加茎的厚角厚度与皮层厚度.外源钙离子对喜旱莲子草茎总长、分枝数、分节数、茎直径、髓腔直径和维管束直径没有显著影响,但可增加喜旱莲子草茎的维管束数目,降低茎的节间长、厚角厚度与皮层厚度.外源钙离子与南方菟丝子寄生相互作用可以显著增加喜旱莲子草茎的厚角厚度与皮层厚度,表明南方菟丝子寄生与高浓度的钙离子对喜旱莲子草茎的厚角厚度和皮层厚度具有显著的拮抗的交互作用.这种交互作用可以提高寄主植物的防御能力,减少寄生植物对寄主植物的损伤.     

入侵种喜旱莲子草天敌——莲草直胸跳甲的生物学特性

喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides(Mart.)Griseb.)是一种水陆两栖的重要外来入侵种,是中国国家环保局公布的首批9种重要外来入侵植物之一。莲草直胸跳甲Agasicles hygrophila Selma&Vogt是目前控制喜旱莲子草最有效的天敌昆虫。对该虫的形态特征和行为习性作了描述。卵块成"八"字形,孵化需要高湿度的保持;幼虫有趋嫩性,幼龄幼虫一般取食叶片的下表皮,2、3龄幼虫取食量很大;老熟幼虫在茎秆上咬一个圆形的洞,进入茎秆中化蛹,并咀嚼咬下的植物组织,吐出后塞住洞口;成虫羽化6d后交尾,雌虫产卵于顶叶的背面。     

底泥高磷浓度提高了喜旱莲子草的入侵性

植物通过改变自身的形态和生态生理特征对多变的环境因素做出响应,这种表型可塑性能增强外来物种的入侵能力。该文研究了入侵植物喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)对底泥磷浓度、植株密度以及二者间交互作用的可塑性响应,探讨可塑性是否能使其获得更高的入侵能力。结果表明:低密度×底泥高磷浓度处理条件下的叶重、茎重、总重、叶数、分枝数和茎长等明显高于低、中磷浓度处理;高密度×底泥高磷浓度条件下的叶数、茎长和比茎长的值最大;植株的含磷量随底泥磷浓度的升高显著增加,说明喜旱莲子草响应底泥磷浓度变化时改变了自身的形态与生态生理性状。泥底含磷量对叶重比、叶数、茎长、茎磷含量、叶磷含量和植株总含磷量的影响都达到显著水平(p<0.05);植株密度对茎重、比茎长、叶磷含量和植株总磷含量的影响达到显著水平(p<0.05)。与入侵能力相关的叶重比、叶数、茎长在底泥高磷浓度处理中显著增加,说明底泥的高磷浓度增强了喜旱莲子草的入侵能力。     

红薯水提物对外来入侵植物喜旱莲子草生长的化感影响

从植物化感作用的角度,探索利用具有较高经济价值的本地植物或伴生的本地物种对入侵植物进行抑制和清除,是一种控制外来入侵植物行之有效的方法。本研究以本地作物红薯和入侵植物喜旱莲子草为试验对象,探究红薯不同部位(根、茎、叶)3个浓度(0.025、0.05、0.1 g·mL^-1)的水提物对喜旱莲子草的化感作用。以形态学指标(无性系小株个数、节数、叶片数、叶面积、株高、总干重和根数)、化感响应指数、性状比值(肉质化程度、根冠比、比叶面积、叶生物量比、茎生物量比、根生物量比)、新生叶片中过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)等作为衡量红薯对喜旱莲子草根状茎生长影响程度的参数。结果表明: 1)不同浓度不同部位红薯水提物对喜旱莲子草生长有不同影响。0.1 g·mL^-1根水提物显著抑制所有形态学指标,除总干重和根数外,其他形态学指标均随不同部位水提物浓度的升高而显著降低。2)所有处理的综合化感响应指数均为负值,说明红薯水提物对喜旱莲子草各指标具有负效应,抑制其正常生长。在所有处理中,0.1 g·mL^-1根水提物的化感抑制作用最强,化感响应指数为-0.73,其次为0.1 g·mL^-1茎水提物和0.05 g·mL^-1根水提物,化感响应指数均为-0.44。3)从性状比值可以看出,红薯水提物对肉质化程度、根冠比、比叶面积和叶生物量比有显著抑制作用,而对茎生物量比和根生物量比无显著性影响。4)红薯水提物显著增加新生叶片中丙二醛含量,显著降低超氧化物歧化酶含量,但对过氧化氢酶和过氧化物酶无显著影响。表明红薯水提物对喜旱莲子草根状茎生长有显著抑制作用。     

入侵植物喜旱莲子草——生物学、生态学及管理

喜旱莲子草Alternanthera philoxeroides原产于南美洲,属于苋科Amaranthaceae莲子草属Alternanthera。一百多年来,该物种通过压舱水或军马饲料被传播到北美洲、大洋洲、欧洲,以及东南亚和中国等地,成为暖温带-热带湿润气候区淡水生态系统的重要外来入侵种。本文结合对喜旱莲子草在原产地的分布状况的考察、原产地和入侵地喜旱莲子草的比较研究,以及入侵生态学研究的最新成果,对该物种在原产地的地理分布和种内变异、生活史特征、入侵机制和控制策略等方面进行评述,以提高我国科研人员对这一外来入侵种的认识,为科学管理和控制提供依据。     

不同生态型的喜旱莲子草对莲草直胸跳甲化蛹能力的影响

 喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)是一种水陆两栖的外来杂草,我国1986年从美国引进了该草的专食性天敌莲草直胸跳甲(Agasicles hygrophila)进行生物防治。该天敌的化蛹能力受喜旱莲子草不同生态型的影响,从而影响到其生物防治的效果。从形态解剖的角度结合天敌和寄主植物的田间生理生态学研究了其机理。结果表明：水生型喜旱莲子草无次生结构,而陆生型则具紧密的次生结构和丰富的晶体;不同生态型的喜旱莲子草茎秆形态和结构特征有显著差异,同一生态型草不同位置结构特征也存在显著差异。主成分分析和聚类分析结果表明当λ=3.56时,不同生态型不同节间位置可分为3类,这3类正好可解释田间喜旱莲子草受控制的情况。相关分析表明莲草直胸跳甲的化蛹率与茎秆节间长、茎秆外直径、髓腔成简单正相关,与皮层薄壁细胞厚度和密度、维管束厚度及髓腔薄壁细胞的厚度成简单负相关;用逐步回归建立了化蛹率与形态和解剖结构特性的模型（y=1.533　2-0.248　3x3-0.051　2x4-1.634　9x5-0.957　7x6R2=0.999　9）,表明茎秆直径大小不是影响莲草直胸跳甲化蛹能力的最重要因子,主要原因为维管柱的厚度,其次髓部薄壁细胞厚度、皮层密度和皮层厚度也不同程度影响了莲草直胸跳甲的化蛹能力。从解剖学角度解释了莲草直胸跳甲对不同生态型喜旱莲子草控制作用的机理：对水生型喜旱莲子草有良好控制效果,而对陆生的中间型能起到一定抑制作用,对陆生的旱生型基本无控制作用。